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江苏东海的“科钻一井”。
魏爱华 摄
编者按：“温室效应”是当今全球关注的焦点。过去100年里，大气中二氧化碳浓度不断增加，地球气温升高0．6摄氏度。人类活动将如何改变未来的气候？地球会进入另一次温室气候状态吗？地球环境会发生什么变化？……
要搞清楚这些重大问题并不容易，科学家们煞费苦心。幸运的是，白垩纪为我们认识温室气候提供了“实例”。那时，地球平均温度比现在高10摄氏度左右，二氧化碳浓度是现今含量的4到10倍，海平面比现在高300米左右……
只有认识历史，才有可能预测未来。2001年，我国正式展开“大陆科学钻探计划”。2005年，在江苏东海成功完成深入地下5158米的“科钻一井”。如今，科学家们又把目标对准了发育完整白垩纪沉积的松辽盆地。
8月18日，“松辽盆地科学钻探1号井（简称‘松科1井’）”将在黑龙江大庆油田正式开钻。这是我国第一口连续取芯2500米以上的科学钻井工程，对于研究和应对温室效应及全球气候变化有着重要意义。项目首席科学家、中国地质大学王成善教授在开钻前接受了本报记者的独家专访。
“松科1井”要弄清什么？
“20世纪地球科学的一个重大进展在于认识到人类活动将对地球表层系统和全球气候产生直接影响，所产生的二氧化碳等温室气体的大量增加将可能造成人为的‘温室效应’。”王成善教授说：“今天的‘温室效应’是全球关注的焦点。在过去的100年，大气中二氧化碳浓度约增加了60ｐｐｍ，地球气温升高0．6摄氏度。”
那么，人类活动如何改变现今和未来的气候？由于大气圈温室气体比例的增加，地球是否会进入另一次温室气候状态？如果真是这样，地球环境会发生什么变化？什么样的生物种群会适应这种变化，调整并会继续演化或不适应而灭绝？……这些问题是需要全球科学家回答的重大科学问题。
“我们只有通过对地球系统历史的了解，才有可能预测未来。”王成善说：我们要对地球历史中曾经发生过的快速温室气候变化进行追踪，通过对快速气候变化的原因、过程，对环境和生物的影响等综合研究，提供真实的、可供借鉴的范例。
于是，科学家们要把“望远镜”伸向地球内部，伸向白垩纪。在地处松辽盆地的大庆油田实施“松科1井”钻探工程，最主要的目的就是探究距今6500万年至一亿四千万年间的地球温室气候变化情况，这对于洞察未来全球气候变化将提供重要科学依据。
科学家们将采用世界最先进的钻井、测井等技术，获取连续岩心、液气态样品及原位测量数据。通过厘米级样品的取样和分析，将传统地质学百万年的时间分辨率提高到万年尺度，从而建立包括古生物、沉积相、古地磁、有机地化、旋回地层和地微生物等十大剖面系列和在全球范围内可对比的、高分辨率的陆相白垩系剖面，解决白垩纪海陆相地层精确对比的世界性难题。
白垩纪究竟发生了什么？
为什么要关注白垩纪？王成善教授说，地球历史上，“温室气候”和“冰室气候”曾交替出现，而白垩纪被公认为是地质历史中温室气候的典型范例，因此对白垩纪中所发生的重大地质事件和温室气变化研究可能是我们找到答案最好的钥匙。
白垩纪大部分时期都属于极端温室气候，当时全球气候非常温暖，平均温度比现在高10摄氏度左右；二氧化碳浓度远远高于现在，是现今含量的4到10倍；地球表面没有冰河、冰川，在极地附近没有寒冷地带；植被覆盖面积扩大，高纬度地区存在着大片森林；恐龙成为地球的主宰，足迹遍布南北极；白垩纪时地球上曾发生过海平面上升，海平面比现在高300米左右。
白垩纪还发生了一些异常重大地质事件，如大洋缺氧、大洋红层与富氧、碳酸盐台地沉没、大规模生物更替等。近年来研究证实，这些重大地质事件的发生不是孤立的，是地球系统各圈层相互耦合的产物，在时间和空间上具有非常紧密的联系，为我们认识温室气候提供了“实例”。
因此，白垩纪的古气候究竟怎样？温室气候如何出现？一系列地质事件和气候之间有何关系？这些科学问题的研究已经成为国际地学界的热点。
为何要选择大庆油田？
在过去的40年期间，虽然国际科学界已经在深海和陆地实施几十口针对白垩纪的海相科学钻探计划，但是陆相沉积的科学钻探仍是空白。
白垩纪也是我国东部陆相生物群发生显著更替和剧变的时期，形成了世界上最大的白垩纪陆相含油气盆地——松辽盆地。这里发育了完整白垩纪沉积，可能保留着白垩纪重大地质事件的记录。
初步研究表明，白垩纪时期，松辽盆地总体处于温室气候环境，在早、中、晚期明显表现出地质事件节律，实际以三次黑色页岩沉积和相间的三套红色碎屑岩为特征，可能分别代表湖泊缺氧和富氧环境。松辽盆地黑、红相间的沉积韵律及生物多样性变化与西藏特提斯海相白垩系具有相似性，这种相似性进一步证实白垩纪温室气候变化在海陆环境中表现的一致性。这种相似性使松辽盆地特别是大庆油田所在的区域成为寻找白垩纪重大地质事件在陆相记录的理想地区，成为科学家的攻关目标。
王成善说，“松科1井”工程已经引起国际科学界的高度关注，美、德、加、日、奥等10多个国家的科学家将与我国科学家密切合作，共同参与进行钻孔资料的研究。
王成善：中国地质大学（北京）教授，博士生导师，现为ＩＧＣＰ463（国际地球科学计划）项目第一负责人，973计划“白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化”项目首席科学家。长期从事青藏高原地质研究，曾获得第八届李四光地质科学奖和国家杰出青年科学基金。他先后承担国家973前期专项、国家自然科学基金重点项目等多项科研项目。
王成善教授的主要创新工作有特提斯演化、大陆碰撞、高原隆升与沉积响应；开创国际上白垩纪大洋红层与富氧作用研究；开展青藏高原海相油气盆地研究，为青藏高原成为我国油气资源战略后备选区作出重要贡献。 |
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